撞出月球的奥秘

北京时间9月3日1S时42分22秒，欧洲月球探测器“智能1号”以每秒2千米的速度、与月球表面几乎平行的1度角成功撞击月球，在月球表面砸出一个直径约为3至10米的大坑，同时激起10多千米的“尘埃”，从此结束了其为期3年的探索使命。“智能1号”的探测任务是什么?为何要让它撞击月球?这次撞击对人类探索月球有哪些意义?本刊记者就这些读者关心的问题采访了中国科学院国家天文台李竞研究员。

创造太空奇迹：邀游太空3年仅用75千克燃料

“智能1号”是欧洲首枚月球探测器，它的英文名叫“SMART—1”。在技术方面，“智能1号”堪称未来太空探测器的“先锋”。探测器全部由低成本、小型化的尖端技术部件构成，造价约1．1亿欧元，重仅367千克，体积约1立方米。它之所以轻巧是因为用了新能源，即太阳能离子发动机。与传统的航天器化学燃料发动机不同，太阳能离子发动机可将太阳能转化为电能，再通过电能电离惰性气体原子，喷射出高速氙离子流，为探测器提供主要动力。太阳能离子发动机利用燃料的效率比普通化学燃料发动机高10倍，因此它所需燃料不多，这使得装备它的航天器有更多的空间装载其他装备。“智能1号”在太空中遨游近3年时间，围绕月球轨道飞行2000多圈，却只消耗了75千克氙燃料，而普通化学燃料发动机运转时，数以吨计的燃料几分钟便用完了。新型太阳能离子发动机在“智能1号”的飞行中经受了考验，为人类未来星际旅行展现了新的前景，这种新型发动机有望成为未来星际旅行的主要动力装置之一。

第一次发现了月球北极“日不落”区城

“智能1号”于2003年9月27日发射升空，2004年11月进入月球重力场，并开始以螺旋式运动接近月球椭圆形极地轨道。2005年1月，“智能1号”进入工作轨道，即近月300千米、远月3000千米的运行轨道。月球与地球的直线距离约有38万千米，美国“阿波罗”飞船从发射到抵达月球轨道只用了3天时间，但是“智能1号”却花费了近14个月时间，行程上亿千米才抵达月球轨道，“智能1号”的奔月飞行之所以如此缓慢，是为了验证太阳能离子发动机的性能。正是由于“智能1号”长时间环绕月球极地轨道飞行，它绘制了迄今为止最为详细的月球表面整体外貌图，其中包括过去人们缺乏了解的月球背面和极地概貌。以往的探测器基本都是环绕月球赤道运行，关于月球极地信息只能用“余光”扫视，而“智能1号”实现了环两极运行，它是在“俯瞰”。“智能1号”不但让科学界第一次发现月球极地与赤道区域的许多不同地质构造，也让人类第一次发现在接近月球北极存在一个“日不落”区域。因为月球表面的温差变化很大，白天在阳光垂直照射的地方温度高达127℃，夜晚温度可降低到零下183℃，对人类登月造成巨大的障碍，而这一发现将有可能使人类在月球上找到一块温差变化小的地带，对人类登月探测有重大意义。

撞击月球只为“发挥余热”

从发射到撞击的近3年时间中，“智能1号”为人类探索太空、了解月球积累了宝贵的财富。“智能1号”在以“撞月”结束其使命前完成了多项科学任务：包括对新型太阳能离子发动机进行了测试，传回了月球表面2万多张高清晰度图像，帮助科学家获得了一些月球表面化学元素含量的数据，绘制了月球表面的整体外貌图，为人类研究月球表面的化学成分、月球的起源和演化等提供了大量有价值的数据。可以说，“智能1号”已完满地完成了任务，由于燃料寿命将尽，探测器实际上已经成为了月球的俘虏，也就是说，它早晚会撞到月球表面。20世纪60年代初期美国发射的几个“漫游者”系列探测器都以撞击月球的方式结束了一生。与此次撞击月球的“智能1号”不同的是，“撞月”是“漫游者”们接近并考察月球的主要方式，而“智能1号”撞击月球属于“发挥余热”，即当它快要“弹尽粮绝”时，科学家通过人为设计的撞击使它为人类最后献身。这次撞击主要目的是在月球表面“撞”出更多物质，以帮助天文学家对月球表面物质进行进一步观测研究，为探索月球起源寻找证据。

撞击不会对月球有任何危害

“智能1号”探测器质量为367千克，仅相当于洗衣机大小，撞击速度只有每秒2千米，远低于太空中其他流星体，因此它不会给月球造成什么影响，其对月球的伤害程度比蚊子叮人一下还要轻得多。1959年，苏联的“月球2号”探测器在月球硬着陆，这是第一个撞击月球表面的人造飞行器。此后大约50年的时间里其他飞行器也对月球进行过撞击，“智能1号”撞击是有史以来各类探测器撞击月球中“最温柔的一次”，对月球的影响可以用“微乎其微”来形容。

那么，撞击完成之后，这些来自地球人类文明的残留物，会不会对月球造成污染?答案是否定的。制造“智能1号”探测器和探测器上的仪器的化学元素在月球上都是自然存在的。如铝和铁在月球上就非常普遍。氢、碳和氮虽然在月球上非常稀缺，但是他们会随着太阳风刮到月球表面，有时也会随着彗星的碎片来到月球。彗星的碎片除了上述那些元素外，还带来大量的其他元素。从这点来看，“智能1号”探测器也算是一个彗星，只不过它是人造的而已。

此外，撞击也不会给地球带来任何危害。“智能l号”本身在月球上活动时会受到月球引力的牵引，由它撞击所产生的任何物质无法抗拒月球的引力逃逸到太空中来，因此不会给地球带来危险。

撞击助解月球起源之谜

这次撞击使月球撞击坑内深度1米以内的各种物质被抛向空中，供地面观测。由于月球引力只有地球的1／6，因此没有地球上尘土飞扬的概念。从地面上观测，只有大型天文望远镜才能看到撞月的微小亮点。为了避免这一亮点完全被月光覆盖，“智能1号”的撞击点选择在背离太阳的月球阴暗面。这样，探测器撞出的尘埃将被地面反射的太阳光照亮，通过观察，科学家将进一步了解这些“尘埃“的成分，分析月球起源。

月球起源是个十分古老的问题，过去主要有3种假说：“母女说”、“姐妹说”、“夫妻说”。“母女说”认为月球是地球“生”出来的，“姐妹说”认为月球和地球具有相同的起源，同时诞生于太阳星云，“夫妻说”则认为月球和地球是在不同的地方形成的，一次偶然的相遇，地球把运行到附近的月球俘获，成为自己的卫星。但这些关于月球起源的假说只能解释部分观测事实，不能令人满意。因此不断有科学家另辟蹊径，提出新的假说。其中，最新提出的撞击成因说引起了人们的极大关注，这一假说认为，月球是46亿年前一个类似火星大小的天体与地球相撞溅射出的物质围绕地球旋转聚集而成。然而，这还只是一个假说，需要经过人类的进一步探索来验证。这次撞击也是为了验证这个假说是否成立。为了达到这一目的，欧洲航天局在其地面观测点处于夜晚时，让“智能1号”撞击朝向地球、亮度不高、研究价值较高的月表指定区域，而地面专家的重点研究对象是撞击抛射物中铁、铝等元素，估算这些元素的含量和比例，为月球起源假说寻找证据。

继上世纪“阿波罗号”登月后，人类正在掀起探测月球的第二次高潮。按照计划，我国“嫦娥1号”月球探测器明年4月将奔月，测绘月球表面的三维影像，探测10余种元素在月球的分布：日本计划在2007年发射绕月探测器，印度月球探测器也有望在2008年升空；美国计划在2009年设法两次撞击月球南极以找水，并计划在2018年前让宇航员重返月球。“智能1号”向月球发起的“温柔一击”，堪称人类新一轮探月高潮的前奏。

[责任编辑]蒲晖